美國2019年AP生物學(xué)考試FRQ分析

陸瓊衡

文件編號：1003-7586（2020）08-0045-04

美國高中AP項(xiàng)目（Advanced Placement Program），即大學(xué)先修課程，是福特基金會在1951年聯(lián)合部分優(yōu)秀教師為高中生開發(fā)的一套大學(xué)課程，現(xiàn)已覆蓋7個(gè)領(lǐng)域38門課程。其初衷是折抵學(xué)分、減免相應(yīng)課程，以節(jié)約高昂的時(shí)間和經(jīng)濟(jì)成本，但各大學(xué)已將AP成績看作勝任大學(xué)學(xué)業(yè)的重要指標(biāo)，還有50多個(gè)國家的600多所大學(xué)，共計(jì)3300多所世界機(jī)構(gòu)都已將AP作為眾多入學(xué)參考標(biāo)準(zhǔn)中最重要的一條，也是生物相關(guān)專業(yè)考生的必選項(xiàng)。

1 AP生物學(xué)考試概況

生物學(xué)屬于AP科學(xué)領(lǐng)域中的一門重要科目，其先決條件是已修高中生物和化學(xué)。2019年AP生物學(xué)考試于5月13日上午8：30舉行，全球統(tǒng)一試卷，5分制。哈佛等名校只接受5分（極其優(yōu)秀，需答對63.3%以上的題）。

考試共3h，其中63題選擇和6題計(jì)算占一半時(shí)間和分值，另一半賦予8題FRQ（Free-Response Questions）自由回答的簡答題，含有10min預(yù)覽，包括較長的數(shù)據(jù)題、實(shí)驗(yàn)題共2道和6道較短的問答題。AP生物的13個(gè)實(shí)驗(yàn)重在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)分析、驗(yàn)證假說和數(shù)學(xué)建模，知識學(xué)習(xí)始終圍繞著四個(gè)大概念。

2四個(gè)大概念在2019年AP生物學(xué)考試部分FRQ試題中的體現(xiàn)

經(jīng)過2015、2016兩年的改革，AP生物更加注重學(xué)生的邏輯思維、分析思考能力和求知探索精神，由此可有力地判斷學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和發(fā)展?jié)摿Α?/p>

2.1大概念1進(jìn)化與2019AP生物FRQ第5題

“進(jìn)化”和“系統(tǒng)交互”這兩個(gè)大概念在AP生物學(xué)考試中共占25%。其中大概念1進(jìn)化的內(nèi)容是——進(jìn)化過程驅(qū)使生命產(chǎn)生多樣化和統(tǒng)一性，包括：生物之間通過共同祖先的線性血統(tǒng)形成了聯(lián)系;親緣關(guān)系近的生物在進(jìn)化樹的同一個(gè)分支上，在最末端分支。審題的關(guān)鍵是看題干呈現(xiàn)的是相似性還是差異性。差異性在英語里既可以用differences（2018），也可以用divergence（2019）表達(dá)。

【2019·FRQ·5】一位研究者研究五種靈長類動物的進(jìn)化關(guān)系，從每個(gè)物種的代表性個(gè)體的線粒體DNA（mtDNA）序列中獲得數(shù)據(jù)。然后研究人員計(jì)算了每對靈長類物種之間序列差異的百分比（表1）。

（1）基于化石數(shù)據(jù)，研究人員估計(jì)，人類和他們在數(shù)據(jù)集中關(guān)系最密切的物種在大約700萬年前分化。計(jì)算人類和他們在數(shù)據(jù)集中關(guān)系最密切的物種每百萬年的mtDNA差異百分比（答案四舍五入到小數(shù)點(diǎn)后兩位）。

（2）用表中數(shù)據(jù)，在提供的模板上（圖1）繪制進(jìn)化樹。為長臂猿作為進(jìn)化樹外群提供推理。

（3）在進(jìn)化樹上，圈出所有正方形內(nèi)節(jié)點(diǎn)所示的物種后代。

參考答案與解析：為了不出現(xiàn)重復(fù)，表格有意用陰影部分覆蓋了另一組相同數(shù)據(jù)。本題總共4分。人類與黑猩猩的mtDNA差異最小，為8.8%，兩者在700萬年前分化，這是簡單計(jì)算：每百萬年mtDNA差異率精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位是1.26%。長臂猿在外群，因?yàn)樗趍tDNA序列上與其他四個(gè)物種的差異是表格數(shù)據(jù)中最大的，達(dá)到18.9%、18.9%、18.9%和18.1%。其余從遠(yuǎn)到近，按照差異大小，分別為（紅毛）猩猩、大猩猩、黑猩猩、人類。黑猩猩和人類的所在位置可以互換。由此，該方框節(jié)點(diǎn)進(jìn)化出了大猩猩、黑猩猩和人類，分別圈出三者或者將三者用一個(gè)圓圈圈出即可。

2.2大概念2能量與2019AP生物FRQ第8題

“能量”和“信息”這兩個(gè)大概念在AP生物學(xué)考試中共占75%。其中大概念2能量的內(nèi)容是生物系統(tǒng)利用自由能和分子組成部分來生長、繁殖并保持動態(tài)平衡。

【2019·FRQ·8】墨西哥牽牛花（三色牽牛花）在開花期，花瓣顏色從紅色變?yōu)樗{(lán)色，且花瓣細(xì)胞膨脹。人們在花瓣細(xì)胞液泡中發(fā)現(xiàn)天藍(lán)色花青素。花瓣顏色由液泡pH決定。表2是開花前后的墨西哥牽牛花花瓣細(xì)胞模型。

（1）指出模型中在開花期造成液泡pH增大的細(xì)胞成分，對其作用進(jìn)行描述。

（2）一位研究人員聲稱激活K+/H+轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白引起液泡充滿水而膨脹。提供推理以支持。

參考答案分析：本題介紹了生物膜內(nèi)外的化學(xué)物質(zhì)和信號交換的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白有一種通道蛋白，分布在細(xì)胞的膜結(jié)構(gòu)中，功能是控制特定物質(zhì)跨膜運(yùn)輸，對于被運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)具有高度的特異性或者選擇性。它參與的只是被動運(yùn)輸（從高濃度向低濃度運(yùn)輸，不耗能），在運(yùn)輸過程中并不與被運(yùn)輸?shù)姆肿咏Y(jié)合，也不會移動。通道蛋白其結(jié)構(gòu)和功能狀態(tài)在細(xì)胞內(nèi)外理化因子作用下，能在數(shù)毫秒到數(shù)十毫秒的時(shí)間內(nèi)迅速激活開放，隨后迅速失活或關(guān)閉。如（開花模型）表2中右圖所示，當(dāng)K+/H+轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白被激活后，K+從濃度高的液泡外進(jìn)入濃度低的液泡內(nèi)，同時(shí)H+從濃度高的液泡內(nèi)離開液泡，故液泡pH增大（為7.7）。所以造成液泡pH增大的細(xì)胞成分是K+/H+轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。隨著K+進(jìn)入液泡，此時(shí)液泡內(nèi)處于高溶質(zhì)濃度，也就是水濃度低，即“低水勢”。水從水濃度高的區(qū)域（高水勢）即液泡外，跨半透膜到達(dá)水濃度低的區(qū)域（低水勢）即液泡內(nèi)，稱為滲透，是水的自由能產(chǎn)生的，也就是植物細(xì)胞獲得水的效應(yīng)。

2.3大概念3信息和2019AP生物FRQ第4題

2015年之后的連續(xù)三年，AP生物學(xué)考試中FRQ的信息題占了半壁江山（24題中占12題）。“能量”和“信息”這兩個(gè)大概念在AP生物學(xué)考試中共占75%。其中大概念3信息的內(nèi)容是——生物系統(tǒng)儲存、提取、傳遞和回應(yīng)對于生命過程至關(guān)重要的信息。

【2019·FRQ·4】乙酰膽堿是一種神經(jīng)遞質(zhì)，能夠激活突觸后神經(jīng)元的動作電位（圖2和圖3）。一個(gè)研究人員在調(diào)查某種特殊的神經(jīng)毒素引起突觸前神經(jīng)元釋放乙酰膽堿增多的效應(yīng)。

（1）描述神經(jīng)毒素對于突觸后神經(jīng)元的動作電位數(shù)值的直接影響，預(yù)測突觸后神經(jīng)元的膜電位最大值是否會增大、減小？或是保持不變？